18 - energie rinnovabili

7/31/2019 18 - Energie Rinnovabili

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ENERGIE RINNOVABILI

In ingegneria energetica con il termineenergie rinnovabili si intendono quelle

forme di energia generate da fonti di energia che per loro caratteristica intrinseca

si rigenerano o non sono esauribili nella scala dei tempi umani e, per estensione,il cui utilizzo non pregiudica le risorse naturali per le generazioni future . Sono

dunque forme di energia alternative alle tradizionali fonti fossili e molte di esse

hanno la peculiarit di essere anche energie pulite ovvero di non immettere in

atmosfera sostanze nocive e/o climalteranti quali ad esempio la CO2. Esse sono

dunque alla base della cosiddetta economia verde.

Descrizione

Sono comunemente considerate tali l energia idroelettrica , quella solare , eolica , marina e

geotermica , in altre parole quelle fonti il cui utilizzo attuale non ne pregiudica la disponibilit nel futuro.

Al contrario, quelle non rinnovabili, sia per avere lunghi periodi di formazione, di molto superiori a

quelli di consumo attuale (in particolare fonti fossili quali petrolio, carbone, gas naturale), sia per essere

presenti in riserve non inesauribili sulla scala dei tempi umana (in particolare lisotopo 235 delluranio,

lelemento attualmente pi utilizzato per produrre energia nucleare), sono limitate ne l futuro. La

classificazione delle diverse fonti comunque soggetta a molti fattori, non necessariamente scientifici, ilche crea disuniformit di classificazione.

Attualmente alcune di esse sono ancora allo stadio di ipotesi o in fase di sviluppo; non quindi

sempre chiaro il loro costo a regime, nonch il reale potenziale o peso sul fabbisogno di energia elettricamondiale rispetto alle fonti di energia tradizionali quali combustibili fossili ed energia nucleare, vuoi

anche per la non programmabilit di alcune di queste fonti (come fotovoltaico e eolico).

Energia rinnovabile, sostenibile e fonti alternative

Se la definizione in senso stretto di energia rinnovabile quella sopra enunciata, spesso vengono

usate come sinonimi anche le locuzioni energia sostenibile e fonti alternative di energia.


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Esistono tuttavia delle sottili differenze:

Energia sostenibile una modalit di produzione ed uso dellenergia che permette uno sviluppo

sostenibile: ricomprende dunque anche laspetto dellefficienza degl i usi energetici. Fonti alternative di energia sono invece tutte quelle fonti di energia non fossili, ovvero diverse

dagli idrocarburi o il carbone; rientra tra queste, ad esempio, anche lenergia nucleare, considerata

alternativa alluso di idrocarburi e carbone. Tuttavia, non esiste una definizione univoca dellinsieme delle fonti rinnovabili, esistendo in div ersi

ambiti diverse opinioni sullinclusione o meno di una o pi fonti nel gruppo delle rinnovabili. Secondo

la normativa di riferimento italiana, vengono considerate rinnovabili:

...il sole, il vento, le risorse idriche, le risorse geotermiche, le maree, il moto ondoso e la

trasformazione in energia elettrica dei prodotti vegetali o dei residui organici e inorganici.

Rientrerebbero in questo campo dunque:

Energia geotermica Energia idroelettrica Energia marina

o Energia delle correnti marineo Energia a gradiente salino (osmotica)o Energia mareomotrice (o delle maree)o Energia del moto ondosoo Energia talassotermica (OTEC)

Energia solareo Solare termico e termodinamicoo Solare fotovoltaico

Energia eolica Energia da biomasse (o Agroenergie)

o Biocarburanti, Gassificazioneo Oli vegetalio Cippato

Energia o cogenerazione da acqua di falda

Una distinzione che spesso viene fatta in tale ambito quella tra fonti rinnovabili classiche(essenzialmente idroelettrico e geotermia) e fonti rinnovabili nuove (anche dette NFER), tra cui

vengono generalmente incluse lenergia solare, eolica e da biomassa.

Nellambito della pro duzione di energia elettrica le fonti rinnovabili vengono inoltre classificate in

fonti programmabili e fonti non programmabili , a seconda che possano essere programmate in basealla richiesta di energia oppure no. Secondo la definizione del Gestore dei Servizi Energetici (GSE, anche

conosciuto come GRTN), nel primo gruppo rientrano impianti idroelettrici a serbatoio e bacino, residui

solidi urbani, biomasse, impianti assimilati che utilizzano combustibili fossili, combustibili di processo o

residui , mentre nel secondo gruppo (non programmabili) si trovano impianti di produzione idroelettrici

fluenti, eolici, geotermici, fotovoltaici, biogas .


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Talvolta, in alcuni ambiti, anche risparmio energetico ed efficienza energetica sono

considerate - per estensione - fonti rinnovabili, sebbene a rigore tali tematiche facciano parte

dellutilizzo razionale dellenergia, e non della loro produzione. Taluni, ancora, considerano

questi due aspetti, legati alluso piuttosto che alla produzione, allinterno della ca tegoria

dell energia sostenibile .

La tematica si intreccia anche con il problema del riscaldamento globale e delle emissioni di CO2: unadefinizione parallela di energie rinnovabili riguarda quindi anche il fatto che esse non contribuiscano

allaumento delleffetto serra (pur fra difficolt di effettiva verifica delle emissioni effettive e reali di tutta

la filiera energetica/produttiva), sebbene anche in questo caso sia pi rigoroso parlare di energia

sostenibile, essendo laccento posto sugli effetti ambi entali della produzione di energia, piuttosto che

sulle fonti da cui viene ottenuta.

Il caso dellincenerimento dei residui

A proposito dellincenerimento dei residui (in Italia anche detta termovalorizzazione), da notare

che solo in Italia (in violazione delle direttive europee in materia) viene considerata rinnovabile

totalmente lenergia prodotta dalla termovalorizzazione laddove la UE considera invece rinnovabile

solo la parte organica dei residui (ovvero gli scarti biodegradabili). Fonte rinnovabile, per la UE, significa

quindi riproducibile dal Sole attraverso la fotosintesi e la catena trofica.

Tale posizione condivisa da gran parte dei movimenti ambientalisti, per i quali deve essere scartata

da tale computo lenergia prodotta dai residui solidi urbani, in quanto questi sono prodotti anche conmaterie prime fossili o prodotti sintetici non biodegradabili. La sola parte organica dei residui sarebbe

dunque da considerarsi realmente rinnovabile.

Il caso del nucleare

Sebbene non fossile, lenergia nucleare non annoverabile fra le rinnovabili poich basata sullo

sfruttamento di riserve combustibili limitate di origine minerale, in particolare per quanto riguarda

lenergia da fissione e il ciclo di reazione che si basa sulluranio -235 come combustibile (ovvero in pratica

il ciclo quasi esclusivamente sfruttato allo stato attuale). Luranio -235 infatti costituisce solo lo 0,7% del

totale delluranio presente in natura, e in base alle riserve di uranio fino ad oggi accertate si prevede che

al consumo attuale, ma a prezzi di estrazione via via sempre pi elevati, non ne resti che per 20-30 anni.

Sono peraltro ormai noti da diversi decenni (ma finora di limitato utilizzo per problemi tecnici e di

sicurezza) cicli di reazione nucleare autofertilizzante che, sfruttando il pi abbondante uranio-238 (pi

del 99% del totale), promettono di prolungare la durata delle riserve di minerale. Analogo discorso pu


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essere fatto a proposito delluso del torio -232, combustibile nucleare naturale pi abbondante

delluranio che sarebbe utilizzabile sia in reattori tradizionali che in autofertilizzanti.

Anche la Commissione europea si espressa affermando che il nucleare non considerabile

come fonte rinnovabile.

In prospettiva pi lontana allo studio lo sfruttamento lenergia nucleare da fusione nel ciclo del

deuterio e trizio: prodotta a partire da elementi in pratica inesauribili in natura, pertanto anche daconsiderarsi energia rinnovabile secondo la definizione data sopra.

Una argomentazione per avallare non tanto la rinnovabilit quanto la sostenibilit dellenergia

nucleare la mancata produzione di anidride carbonica durante il processo di fissione nelle centrali

nucleari. Viene tuttavia evidenziato che lo scavo del minerale, la sua raffinazione, larricchimento, il

riprocessamento e lo stoccaggio delle scorie radioattive comportano comunque elevati consumi

energetici e quindi una certa produzione di CO2, sebbene ci avvenga (in misura diversa) anche per la

produzione da altre fonti energetiche.

Il caso della geotermia

Anche sulla classificazione dellenergia geotermica non esiste uniformit di giudizio, in quanto stata

rilevata e osservata la possibilit di esaurimento di un campo geotermico. Inoltre la produttivit dei pozzi

tende a diminuire nel tempo, anche del 30% in dieci anni.

Dettagli sulle fonti rinnovabili

Fonti rinnovabili classiche

Le fonti rinnovabili generalmente dette classiche sono quelle che vengono sfruttate per la

produzione di energia elettrica fin dallinizio dellet industriale. Le prospettive di uso futuro dipendono

dallesplorazione delle risorse potenziali disponibili , in particolare nei paesi in via di sviluppo e dalle

richieste in relazione allambiente e allaccettazione sociale.

Tra le pi antiche si trovano certamente lecentrali idroelettriche , che hanno il vantaggio di averelunga durata (molte delle centrali esistenti sono operative da oltre 100 anni). Inoltre le centrali

idroelettriche sono pulite e hanno poche emissioni. Tuttavia si scoperto che le emissioni sonoapprezzabili soltanto se associate con bacini poco profondi in localit calde (tropicali), sebbene in

generale le centrali idroelettriche producano molte meno emissioni nel loro ciclo vitale rispetto agli

altri tipi di produzione di energia. Altre critiche dirette alle grosse centrali idroelettriche a bacino

includono lo spostamento degli abitanti delle zone in cui si decide di fare gli invasi necessari alla raccolta


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dellacqua e il rilascio di grosse quantit di biossido di carbonio durante la loro costruzione e

lallagamento della riserva.

Lenergia prodotta da fonte idroelettrica, che ebbe un ru olo fondamentale durante la crescita delle

reti elettriche nel XIX e nel XX secolo, sta sperimentando una rinascita della ricerca nel XXI secolo. Le

aree con pi elevata crescita nellidroelettrico sono le economie asiatiche in forte crescita, con la Cina in

testa; tuttavia anche altre nazioni asiatiche stanno installando molte centrali di questo tipo. Questacrescita guidata dai crescenti costi energetici e il desiderio diffuso di generazione energetica in casa,

pulita, rinnovabile ed economica.

Le centrali geotermiche possono funzionare 24 ore al giorno, fornendo un apporto energetico dibase e nel mondo la capacit produttiva potenziale stimata per la generazione geotermica di 85 GW per

i prossimi 30 anni. Tuttavia lenergia geotermica accessibile soltanto in aree limitate del mondo, che

includono gli Stati Uniti, lAmerica centrale, lIndonesia, lAfrica orientale, le Filippine e lItalia. Il costo

dellenergia geotermica diminuito drasticamente rispetto ai sistemi costruiti negli anni 70. La

generazione di calore per il riscaldamento geotermico pu essere competitiva in molti paesi in grado di

produrlo, ma anche in altre regioni dove la risorsa a una temperatura pi bassa.

La geotermia si rivolge alla ricerca e allo sfruttamento dellenergia di campi geotermici o di altre

manifestazioni utilizzabili dal calore terrestre anche per utilizzi non collegati alla produzione di energia

elettrica. Questa energia viene trasferita alla superficie terrestre attraverso i movimenti convettivi del

magma o tramite le acque circolanti in profondit. Gli impianti geotermici possono essere usati per il

riscaldamento, rinfrescamento degli edifici e produzione di acqua calda.

Gli impianti geotermici possono essere di due tipi: a sonda verticale: le tubazioni vengono inserite verticalmente nel terreno fino a profondit di 150 mt.

per il prelievo di calore dal sottosuolo; a sonda orizzontale: le tubazioni in questo caso sono inserite in modo orizzontale nel terreno, e

svolgono lo stesso ruolo delle precedenti. Lunico inconveniente che occuperanno molto pi

sottosuolo rispetto allaltra tipologia di suolo. Solitamente sono inserite a 2 metri di profondit.

Nuove fonti di energia rinnovabile

Il mercato per le tecnologie delleNFER forte e in crescita principalmente in paesi come la Germania,

la Spagna, gli Stati Uniti e il Giappone. La sfida allargare le basi di mercato per una crescita continuativa

in tutto il mondo. La diffusione strategica in un paese non solo riduce i costi della tecnologia per gli utenti

locali, ma anche per quelli negli altri paesi, contribuendo a una riduzione generale dei costi e al

miglioramento delle prestazioni.


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I sistemi di riscaldamento solare sono tecnologie di seconda generazione ben conosciute e

generalmente consistono di collettori termici solari, un sistema fluidodinamico per trasferire il calore dal

collettore al punto di utilizzo e un serbatoio o una cisterna per lo stoccaggio del calore per usi successivi.

Tali sistemi possono essere usati per riscaldare lacqua domestica, quella delle piscine o per riscaldareambienti. Il calore pu anche essere usato per applicazioni industriali o come sorgente energetica per

altri usi, come i dispositivi di raffreddamento. In molte zone climatiche un sistema di riscaldamento

solare pu fornire una percentuale molto alta (dal 50 al 75%) dellenergia necessaria a riscaldare lacqua

domestica.

Negli anni 80 e nei primi anni 90 la maggior parte dei moduli fotovoltaici fornivano energia elettrica

soltanto per le regioni isolate (non raggiungibili dalla rete elettrica), ma circa dal 1995 gli sforzi

industriali si sono concentrati in modo considerevole sullo sviluppo di pannelli fotovoltaici integrati negli

edifici e centrali allacciate alla rete elettrica. Attualmente la centrale fotovoltaica pi grande del mondo si

trova in Germania (Waldpolenz) con 30 MW di picco e un progetto di estensione a 40 MW, mentre quellapi grande del nord America si trova presso la Nellis Air Force Base (15 MW). Ci sono proposte per la

costruzione di una centrale solare nel Victoria in Australia, che diverrebbe la pi grande al mondo con

una capacit produttiva di 154 MW. Altre grosse centrali fotovoltaiche, progettate o in costruzione,

includono la centrale elettrica Girrasol (da 62 MW), e il Parco Solare di Waldpolenz in Germania (da40 MW).

Alcune delle rinnovabili di seconda generazione, come l eolico , hanno grossi potenziali di crescita e

hanno gi raggiunto dei bassi costi di produzione, comparabili con quelli delle altre fonti di energia. Allafine del 2006 la capacit di produzione mondiale tramite generatori eolici era di 74,223 megawatt e

nonostante attualmente fornisca meno dell1% del fabbisogno mondiale, produce circa il 20%

dellelettricit in Danimarca, il 9% in Spagn a e il 7% in Germania. Tuttavia esistono alcune resistenze al

posizionamento delle turbine in alcune zone per ragioni estetiche o paesaggistiche. Inoltre in alcuni casi

potrebbe essere difficile integrare la produzione eolica nelle reti elettriche a causadellaleatoriet

dellapprovvigionamento fornito.

Il Brasile ha uno dei pi grandi programmi per lenergia rinnovabile al mondo, coinvolgendo la

produzione di bioetanolo dalla canna da zucchero e letanolo ora fornisce il 18% del carburanteautomobilistico. Come risultato, assieme allo sfruttamento delle locali profonde riserve petrolifere, il

Brasile, che in passato doveva importare una grande quantit di petrolio necessario al consumo interno,

ha recentemente raggiunto la completa autosufficienza petrolifera.

La maggior parte delle automobili usate oggi negli Stati Uniti possono utilizzare miscele fino al 10% di

etanolo, e i costruttori di motori stanno gi producendo veicoli progettati per utilizzare miscele con


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percentuali pi elevate. La Ford, la Daimler AG e la General Motors sono tra le compagnie produttrici di

automobili, camion e furgoni flexible -fuel (letteralmente a carburante flessibile) che utilizzano

miscele di benzina e etanolo dalla benzina pura sino all85% di etanolo (E85). Dalla met del 2006 sono

stati venduti circa sei milioni di veicoli E85 compatibili negli Stati Uniti.

Tecnologie del futuro

Le tecnologie che sono ancora in corso di sviluppo includono lagassificazione avanzata delle

biomasse , le tecnologie dibioraffinazione, le centrali solari termodinamiche , lenergia geotermica

da rocce calde e asciutte (Hot-dry-rocks ) e lo sfruttamento dell energia oceanica . Tali tecnologie non

sono ancora completamente testate o hanno una commercializzazione limitata. Molte sono allorizzo nte e

potrebbero avere un potenziale comparabile alle altre forme energetiche rinnovabili, ma dipendono

ancora dal dover attrarre adeguati investimenti in ricerca e sviluppo.

Secondo lIEA ( International Energy Agency ), le nuove tecnologie bioenergetiche (biocarburanti)

che si stanno sviluppando oggi, in particolare le bioraffinerie per letanolo dalla cellulosa, potrebbero

permettere ai biocarburanti di giocare un ruolo molto pi importante nel futuro di quanto si pensasse in

precedenza. Letanolo da cell ulosa si pu ottenere da materia organica di piante composta

principalmente da fibre di cellulosa non commestibili che ne formano gli steli e i rami. I residui delle

coltivazioni (come i gambi del mais, la paglia del grano e del riso), gli scarti di legno e i residui solidicittadini sono sorgenti potenziali di biomassa di cellulosa. Colture dedicate alla produzione energetica,

come il panicum virgatum, sono promettenti fonti di cellulosa che possono essere sostenibilmente

prodotte in molte regioni degli Stati Uniti.

Le centrali solari termodinamiche sono state rese operative commercialmente con successo in

California alla fine degli anni 80, comprendendo la pi grande centrale solare di ogni genere, le centrali

del gruppo Solar Energy Generating Systems da 350 MW totali. La Nevada Solar One unaltra centraleda 64 MW recentemente aperta. Altre centrali solari paraboliche proposte sono le due da 50 MW in

Spagna e una da 100 MW in Israele.

In termini di sfruttamento dell energia degli oceani , unaltra dell e tecnologie di terza generazione, ilPortogallo ha la prima centrale a onde marine commerciale al mondo, l Aguadora Wave Park , in

costruzione dal 2007. La centrale user inizialmente tre macchine Pelamis P-750 in grado di generare

2,25 MW e i costi sono stimati intorno agli 8,5 milioni di euro. Nel caso si rivelasse un successo, altri 70

milioni di euro saranno investiti prima del 2009 in altre 28 macchine per generare 525 MW. Sono stati

annunciati in Scozia nel febbraio del 2007 finanziamenti per una centrale a onde marine dal Governo

scozzese, per un costo di oltre 4 milioni di sterline, come parte di un pacchetto di investimenti di 13


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milioni di sterline per lenergia oceanica in Scozia. La centrale sar la pi grande al mondo con una

capacit di 3 MW generata da quattro macchine Pelamis..

Nel 2007 la prima centrale al mondo adenergia mareomotrice di concezione moderna viene

installata nello stretto di Strangford Lough in Irlanda (sebbene in Francia una centrale di questo tipo, con

sbarramento, fosse gi in funzione negli anni 60). Il generatore sottomarino da 1,2 MW, parte dello

schema per il finanziamento per lambiente e le energie rinnovabili nellIrlanda del Nord, approfitter delveloce flusso di marea (fino a 4 metri al secondo) nel braccio di mare. Anche se ci si aspetta che il

generatore produca abbastanza energia per rifornire un migliaio di case, le turbine avranno un impatto

ambientale minimo, poich saranno quasi completamente sommerse e il movimento dei rotori noncostituisce un pericolo per la fauna selvatica poich girano a una velocit relativamente bassa.

I pannelli solari che usano la nanotecnologia , che pu costruire circuiti a partire da singole

molecole di silicio, potrebbero costare la met delle tradizionali celle fotovoltaiche, secondo quanto

dicono i dirigenti e gli investitori coinvolti nello sviluppo dei prodotti. La Nanosolar si assicuratainvestimenti per oltre 100 milioni di dollari per costruire una fabbrica per pellicole sottili per pannelli

solari. La centrale della compagnia prevede una capacit produttiva di 430 MWp (Megawatt di picco) di

celle solari per anno. La produzione commerciale cominciata e i primi pannelli sono stati ordinati dai

clienti alla fine del 2007.

Energia o cogenerazione dacqua (di falda)

La cogenerazione da acqua di falda , utilizza lacqua di falda proveniente da fiumi, pioggia oghiacciai, per produrre energia, attraverso pompe di calore. Le pompe di calore hanno in questo caso dei

coefficienti di prestazione (coefficient of performance ) COP pari a circa 3, ovvero per ogni kW di potenza

elettrica impegnata si ottengono 3 kW di potenza termica disponibile: in tal modo circa 1/3 del calore

prodotto deriva dallenergia elettrica utilizzata, mentre i restanti 2/3 del calore prodotto derivano

dallacqua di falda. C da dire che un COP inferiore o uguale a 3 presuppone che il kW elettrico derivi dauna qualche fonte energetica rinnovabile, altrimenti, per il fatto che il rendimento elettrico di una

centrale termoelettrica convenzionale o nucleare si aggira attorno al 30%, si avrebbe la quasi parit fralenergia primaria (lenergia chimica o nucleare che serve per produrre energia elettrica) consumata

indirettamente dalla pompa di calore e quella prodotta sottoforma termica dalla stessa pompa di calore,

con la conseguenza che per produrre 3 kW termici sono necessari circa 3 kW di potenza di origine

chimica (combustibili fossili) o nucleare, rendendo quasi vano leffetto di guadagno energetico che si

potrebbe ottenere con un COP inferiore o uguale a 3 e questo rappresenta uno dei principali problemi

che riguardano lutilizzo delle pompe di calore per il riscaldamento degli ambienti. A tal proposito, per

una buona scelta del sistema di riscaldamento, viene introdotto il cosiddetto Rapporto di Energia


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Primaria (REP). A2A ha realizzato e avviato progetti nella pianura padana, che ricchissima di acqua di

falda, per teleriscaldare, raffreddare e fornire energia elettrica, attraverso impianti di pompe di calore a

gas e ad acqua di falda, a centinaia di migliaia, forse milioni di abitazioni.Si pu praticamente dire che

la pianura padana galleggia su un mare di petrolio ecocompatibile (acqua) e non un caso che a

Maurizio Canavese stato costruito il primo condominio in Italia a emissione zero, utilizzando

principalmente lacqua di falda.

Produzione italiana di energia elettrica da fonti rinnovabili

Per lungo tempo (fino a circa i primi anni sessanta) la produzione energetica italiana stata in larga

parte rinnovabile, grazie in particolare alle centrali idroelettriche dellarco alpino e, in misura minore,

dellAppennino (oltre a quote minori relativ e alla geotermia in Toscana). Oggi tuttavia, a causa

dellaccresciuta richiesta di energia, nonch al quasi esaurimento della possibilit di nuove grandi

installazioni idroelettriche, le rinnovabili rappresentano quote minori della produzione.Nel 2010 lI talia ha prodotto circa 76,9 TWh di elettricit da fonti rinnovabili, pari al 22,2% del

fabbisogno nazionale lordo, con il 15,8% proveniente da fonte idroelettrica e la restante parte data dalla

somma di geotermico, eolico e combustione di biomassa o residui. Con tali valori, circa il 90% della

produzione rinnovabile prodotto con impianti definiti programmabili.

Con tali valori, lItalia risulta essere il quinto produttore di elettricit da fonti rinnovabili nellUE -15.

da notare, tuttavia, che solo negli ultimi anni la produzione rinnovabile italiana cresciuta in manierasignificativa grazie ad una sensibile crescita delle fonti eolica, fotovoltaica e da combustione di biomassa, inquanto per lungo tempo tale produzione era costituita essenzialmente solo dalle fonti idroelettrica e

geotermica, di fatto quasi giunte alla saturazione del potenziale economicamente sfruttabile in Italia.

Inoltre, nonostante gli incentivi, lItalia deve anche fare i conti con ritardi legis lativi e di adeguatezza delle

reti di distribuzione. Per quanto riguarda la produttivit delle fonti energetiche rinnovabili, in particolare

per leolico e fotovoltaico, spesso le ore/anno effettive di funzionamento degli impianti sono minori

rispetto alle ore/anno di funzionamento preventivate in sede di progetto e alla potenza incentivata. Questoin parte accade per effetto delle analisi preventive che potrebbero essere troppo ottimistiche.


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Produzione di energia rinnovabile in Italia per regione (2009)

Regione %Lombardia 17,4%Trentino-Alto Adige/Sdtirol 14,6%Piemonte 11,4%Toscana 9,3%Veneto 7.1%Valle dAosta 4,6%Calabria 4,5%Puglia 3,9%Emilia-Romagna 3.8%Abruzzo 3,6%Campania 3,3%Friuli-Venezia Giulia 3,3%Sicilia 2,4%Lazio 2,2%Sardegna 2,2%Umbria 2,2%Basilicata 1,4%Marche 1,2%

Molise 1,0%Liguria 0,6%

Fonte: GSE - Gestore Servizi Energetici

Impatto ambientale delle fonti rinnovabili

Sono fonti di energia che possono permettere uno sviluppo sostenibile alluomo, senza che si

danneggi la natura e per un tempo indeterminato.

Rinnovabile e sostenibile sono concetti che tuttavia vengono spesso confusi. Il fatto che unenergia sia

rinnovabile non significa necessariamente che questa sia anche sostenibile; un esempio di tale differenza

pu essere visto nelle centrali legate a grandi bacini idroelettrici (come ad esempio la Diga delle Tre Gole,

contestata da alcuni movimenti ambientalisti). Alcune di queste fonti (in particolare quella solare)

possono inoltre permettere la microgenerazione e la generazione distribuita, ossia essere prodotte in

piccoli impianti domestici distribuiti sul territorio che possono soddisfare il bisogno energetico di una

singola abitazione o piccolo gruppo di abitazioni. Questo permetterebbe di risparmiare lenergia che si


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perde nella fase di distribuzione di energia elettrica, per esempio sugli elettrodotti, sebbene comporti

anche la necessit di ridefinire la struttura della rete elettrica nazionale.

Tuttavia ancora oggetto di discussione il f atto che sia realmente possibile soddisfare tutto lattualefabbisogno energetico del pianeta solo con il potenziale energetico proveniente da fonte rinnovabile, in

particolare nei paesi maggiormente industrializzati; permangono ad esempio problemi riguardo

laleatoriet (o intermittenza) e non programmabilit di molte delle fonti di energia rinnovabile (inparticolare solare fotovoltaico ed eolico), che impongono un ripensamento globale delle reti elettriche e

la necessit di costruire grandi infrast rutture per lo stoccaggio dellenergia, come ad esempio baciniidroelettrici di pompaggio o la costruzione (con materiali rari o inquinanti) di accumulatorielettrochimici. Il problema dello stoccaggio risulta infine fondamentale per il settore dei trasporti (e in

particolare per aerei e navi), per il quale sono attualmente allo studio sistemi come quello delle celle a

combustibile per limmagazzinamento dellenergia necessaria.

Cogenerazione

Col terminecogenerazione si indica la produzione ed il consumo contemporaneo di diverse forme di

energia secondaria (energia elettrica e/o meccanica ed energia termica) partendo da ununica fonte (sia

fossile che rinnovabile) attuata in un unico sistema integrato.

Un esempio

Un esempio dato dal funzionamento di unautomobile, la potenza prelevata dallalbero motore usata per la trazione e la produzione di elettricit, il calore sottratto ai cilindri per il riscaldamento

dellabitacolo e la pressione dei gas di scarico per muovere la turbina di sovralimentazione. Lo

sfruttamento di calore e pressione non comporta un aumento dei consumi poich sonoscarti del

processo di conversione da energia chimica ad energia meccanica attuato dal motore. Il loro

sfruttamento consente a parit di energia primaria immessa (il combustibile) una maggiore quantit di

energia secondaria prodotta (movimento, calore). Un sistema che opera la cogenerazione detto co-

generatore. Uno dei primi esempi di diffusione della cogenerazione su piccola scala in Italia stato ilTOTEM realizzato nel1973 dalling. Palazzetti, del Centro Ricerche Fiat.

Impieghi della cogenerazione

Lenergia termica pu essere utilizzata per uso industriale o condizionamento ambientale

(riscaldamento, raffreddamento). La cogenerazione viene realizzata in particolari centrali

termoelettriche, dove si recuperano lacqua calda od il vapore di processo e/o i fumi, prodotti da un

motore primo alimentato a combustibile fossile (gas naturale, olio combustibile, biomasse, biogas, ed


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altro): si ottiene cos un significativo risparmio di energia rispetto alla produzione separata dellenergia

elettrica (tramite generazione in centrale elettrica) e dellenergia termica (tramite centrale termica

tradizionale). Un particolare campo dei sistemi di cogenerazione quello della trigenerazione.

Definizione di efficienza

Lefficienza pu essere espressa in diversi modi, che non sempre portano ad un corretto confronto tra

i vari impianti. Si illustrano allora le definizioni adottate dall Environmental Protection Agency (EPA).

Lefficienza di un processo semplice il rapporto tra energia conservata, al termine del processo, ed

energia immessa.

Dato che i sistemi di cogenerazione producono sia elettricit, sia calore, la loro efficienza totale data

dalla somma dellefficienza elettrica e dellefficienza termica. Per esempio un impianto che utilizza 100

MWh di metano per produrre 40 MWh elettrici e 40 MWh termici ha unefficienza elettrica e termica del

40% ed unefficienza globale dell80%.

LEPA usa preferibilmente unaltra definizione di efficienza nota come efficacia nellutilizzazione di

combustibile, rapporto tra luscita elettrica netta ed il consumo di combustibile netto (che non tiene

conto del combustibile usato per produrre energia termica utilizzabile, calcolato assumendo unefficienza

specifica della caldaia dell80%). Il reciproco di questo rapporto la quantit netta di calore .

Esistono anche altri indici di valutazione delle prestazioni di un impianto cogenerativo: il primo tra

tutti il cosiddetto IRE, indice di risparmio energetico. Tale indice definito come il rapporto tra la

differenza di potenze assorbite dagli impianti singoli per la produzione di energia elettrica e termica

separatamente, meno quella assorbita dallimpianto cogenerativo, fratto la potenza assorbita dagli

impianti separati essendo questa potenza valutata in termini di combustibile a parit di potenza elettrica

e termica prodotta dai rispettivi impianti. Tale indice da lidea di quanta energia possa essere risparmiata

con tali impianti; possibile tramite semplici calcoli analitici dimostrare che tale indice dipendente dai

rendimenti di riferimento dei singoli impianti definiti questi ultimi come i rapporti rispettivi tra la

potenza elettrica su potenza assorbita e potenza termica su potenza assorbita.

Altri indici importanti sono lindice elettrico definito come il rapporto tra la potenza elettrica erogata

e la potenza assorbita dallimpianto cogenerativo, il coefficiente di utilizzo inteso come somma dei

rapporti tra la potenza elettrica e la potenza assorbita e la potenza termica e quella introdotta.

Tutti questi coefficienti sono per relativi ad un determinato istante intervenendo in essi le potenze, e

per questo tali indici sono utili a determinare i valori di targa dellimpianto vale a dire i valori di massimeprestazioni di impianto.


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Molto spesso conviene riferirsi ad un periodo di tempo finito e valutare gli indici in tale periodo: ci

equivale a valutare gli indici in termini di rapporti energetici pi che di potenze, tali valutazioni sono

importanti perch permettono di stabilire dove pi conveniente realizzare un dato progetto di

impianto cogenerativo, in funzione dei consumi energetici che in tali zone si ottengono.

Infine, lindice di risparmio economico che definito come il rapporto tra i costi che si avrebbero

comprando energia dallesterno meno i costi che si hanno comprando combustibile per alimentarelimpianto cogenerativo che si vuole costruire e che produce unuguale quantit di energia che si vuol

comprare, fratto il costo dellenergia che si vuol comprare. Tale indice permette di valutare laconvenienza economica che un simile progetto comporta, naturalmente una corretta e completavalutazione economica implica un calcolo di spese per il mantenimentodellimpianto e relativiinvestimenti.

Lefficienza energetica della cogenerazione

La cogenerazione una tecnologia che consente di incrementare lefficienza energetica complessiva

di un sistema di conversione di energia. Ma per spiegarne il motivo occorre analizzare i rendimenti.

Il coefficiente di rendimento caratteristico per ogni tipo di motore e rappresenta il rapporto tra la

resa energetica che ne deriva ed il combustibile introdotto. Nel motore di una automobile indica il

rapporto tra i chilometri percorsi e la quantit di idrocarburi introdotti; nei grandi motori per la

produzione di energia elettrica il coefficiente indica il rapporto tra chilowattora prodotti e il combustibile

consumato. Questi rapporti sono caratteristici per ogni tipo di motore. Ad esempio i motori di auto abenzina presentano rendimenti che oscillano tra il 20 ed il 30 per cento; auto con motori diesel tra il 25

ed il 35 per cento, il restante diventa calore disperso.

I grandi motori hanno unef ficienza maggiore e, pur generalizzando molto, si pu affermare che per i

motori termoelettrici, il coefficiente di rendimento discretamente alto e pu raggiungere un 55%. Ma il

medesimo motore quando produce in cogenerazione presenta coefficienti che raggiungono l85%, perchil potere calorifero del combustibile utilizzato al meglio, con uneffettiva ottimizzazione dei processi.

Naturalmente gli investimenti per adattare i motori di una centrale termoelettrica alla cogenerazione

sono notevoli, ma qualora sia possibile creare una rete di teleriscaldamento, i risultati sono sempre

vantaggiosi. Va considerato, infatti, il periodo di utilizzo di queste macchine, che arriva anche a 30-40

anni.


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Piccola cogenerazione (e microcogenerazione)

La cogenerazione con potenza elettrica inferiore ad 1 MW si definisce piccola cogenerazione , quella

con potenza inferiore a 50 kW microcogenerazione , e viene effettuata tramite motori alternativi a

combustione interna, microturbine a gas o motori a ciclo Stirling. La differenza principale tra la piccola

cogenerazione e la microcogenerazione consiste nel fatto che nella piccola cogenerazione lenergia

termica un prodotto secondario, mentre la microcogenerazione diretta principalmente allaproduzione di calore e secondariamente di energia elettrica.

I vantaggi della piccola cogenerazione In estrema sintesi i vantaggi della piccola cogenerazione sono:

Impiego di energia termica altrimenti inutilizzata, con un conseguente risparmio di combustibile Minore inquinamento atmosferico Filiera di distribuzione elettrica notevolmente pi corta, con una netta riduzione delle perdite sulla linea Riduzione delle infrastrutture (centrali e linee elettriche)

La trigenerazione

La trigenerazione implica la produzione contemporanea di energia meccanica (elettricit),

calore e freddo utilizzando un solo combustibile . Le tradizionali centrali termoelettriche convertono

soltanto 1/3 dellenergia del combustibile in elettricit, mentre il resto viene perso sotto forma di calore.

Ne consegue lesigenza di incrementare lefficienza della produzione elettrica. Un metodo che va in

questa direzione la produzione combinata di calore ed elettricit (C.H.P. ) dove pi di 4/5 dellenergiadel combustibile convertita in energia utilizzabile, con benefici sia finanziari che economici.

I sistemi di trigenerazione

I sistemi di co-trigenerazione possono essere studiati e prodotti per funzionare con qualsiasi fonte

primaria di calore. Questi sistemi oggi sono tecnicamente maturi ed economicamente convenienti per

poter essere adottati diffusamente, tra le molteplici configurazioni possibili citiamo:

sistemi di cogenerazione con combustibili fossili; sistemi di trigenerazione con combustibili fossili; co-trigenerazione con sistemi termosolari; co-trigenerazione con biogas; sistemi ibridi di cogenerazione e trigenerazione.


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Cogenerazione di calore con celle a combustibile

Attualmente possibile produrre idrogeno gassoso dal metano della rete pubblica oppure dal biogas

(previa desolforazione, perch lH 2S avvelena le membrane a scambio protonico) con un processo di

reforming che impiega vapor dacqua. Lidrogeno fatto reagire con lossigeno atmosferico in una

membrana a scambio protonico per produrre corrente elettrica continua. Il calore pu essere recuperato

per il riscaldamento di ambienti, dellacqua corrente, disinfezione a getto di vapore, ecc

Microcogenerazione

La microcogenerazione o microCHP unestensione dellidea di cogenerazione per le abitazionisingole/pluri familiari o per i piccoli edifici di uffici.

Uno dei primi microcogeneratori pu essere identificato nel TOTEM ( Total Energy Module )

progettato da Mario Palazzetti nel 1973 per il Centro Ricerche Fiat. La naturale evoluzione del TOTEM

il cogeneratore TANDEM (Thermal And Electrical Machine).

Quadro generale

Nella maggior parte delle applicazioni energetiche, lenergia serve in pi forme. Queste includono

tipicamente alcune combinazioni di: riscaldamento, ventilazione e condizionamento dellaria, energia

meccanica e energia elettrica. Spesso queste forme energetiche addizionali vengono prodotte da una

macchina termica funzionante su una sorgente di calore ad alta temperatura. Una macchina termica non

pu mai avere unefficienza perfetta in base al secondo principio della termodinamica e produrr quindi

sempre un surplus di calore a bassa temperatura. Questultimo viene comunemente definito calore

sprecato, calore secondario o calore di bassa qualit. Questo calore utile per la maggior parte delle

applicazioni di riscaldamento, ma non viene tuttavia considerato pratico per trasportare calore

attraverso lunghe distanze, diversamente dallelettricit o dal carburante. Con il trasporto del carburante

vi daltronde un trasporto anche di calore sprecato, prima che tale spreco sia effettivamente prodotto.

Per avere un uso efficiente dellenergia, il calore secondario deve essere usato utilmente. Siccome

facile trasportare lelettricit, ma non lo per quanto riguarda questo tipo di calore, un sistema efficiente

in termini energetici deve generare elettricit solamente in zone dove il calore sprecato possa essere benutilizzato. In una centrale elettrica il calore secondario offerto spesso supera quello richiesto, cos da

avere soltanto un piccolo valore economico. Tale calore viene solitamente dissipato in torri di

raffreddamento senza neanche essere usato. Uno dei modi per fare un miglior uso di questo calore

consumare la fonte di energia primaria in loco e quindi generare lenergia in tutte le forme necessarie nel

punto di utilizzo. Questo metodo anche conosciuto come sistema a cogenerazione (CHP ).


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I sistemi CHP sono in grado di incrementare lutilizzo energetico totale delle fonti energetiche primarie

come i carburanti o lenergia solare termodinamica concentrata. Il CHP ha quindi guadagnato popola rit in

tutti i settori di economia energetica, a causa degli aumenti nei costi dei carburanti, soprattutto quelli a

base petrolifera e a causa dei problemi ambientali, in particolare il mutamento climatico.

In una centrale elettrica tradizionale che fornisce elettricit ai consumatori, soltanto il 30% circa del

contenuto in calore delle fonti energetiche primarie come la biomassa, il carbone, il solaretermodinamico, il gas naturale, il petrolio o luranio raggiunge il consumatore, anche se lefficienza pu

essere del 20% per le vecchie centrali e del 50% per quelle pi nuove. Per contrasto un sistema CHP

converte solitamente il 10%-20% del calore primario in elettricit e la maggior parte di quello rimanente

viene catturato per il riscaldamento dellacqua o delle stanze. Di solito il 10% -30% del calore viene

dissipato senza essere usato. In totale almeno il 65%, ma spesso si arriva sino al 90%, del calore generato

dalla fonte primaria viene usato per scopi utili.

I sistemi CHP hanno giovato al settore industriale sino alla crisi energetica degli anni 70. Per

trentanni questi grossi sistemi a cogenerazione furono pi giustificabili economicamente di quelli micro -

CHP, a causa delleconomia di scala. Dopo lanno 2000 i sistemi a microcogenerazione sono diventati

efficienti anche nei costi in molti mercati mondiali, a causa della crescita dei costi energetici. Lo sviluppo

di sistemi micro-CHP stata anche facilitata dai recenti sviluppi tecnologici di piccole macchine termiche.

Questi includono prestazioni migliorate e/o efficienza nei costi dei motori Stirling, dei motori a vapore,

delle turbine a gas, dei motori diesel e dei motori a ciclo Otto.

Sistemi a microcogenerazione

La differenza principale tra i sistemi a microcogenerazione e i loro parenti su larga scala sono i parametri

che ne guidano loperativit. In molti casi i sistemi CHP industriali generano principalmente energia elettrica

e il calore un utile sotto-prodotto. Al contrario i sistemi di micro-CHP, che funzionano in case o piccoli edifici

commerciali, producono principalmente calore generando elettricit come sotto-prodotto. A causa di questo

modello operativo e della domanda fluttuante delle strutture per quanto riguarda lenergia elettrica, i si stemi

a microcogenerazione spesso producono pi elettricit di quella che viene usata.Tali sistemi ottengono molti dei loro risparmi, esercitando quindi attrattiva sui consumatori, attraverso

un modello di generazione e rivendita o scambio sul posto in cui lenergia generata in eccesso rispetto ai

bisogni casalinghi viene rivenduta allazienda elettrica. Questo sistema efficiente perch lenergia usata

viene distribuita e usata istantaneamente nella rete elettrica. Le perdite principali avvengono nella

trasmissione dalla fonte al consumatore, mantenendosi comunque inferiori alle perdite che si avrebbero

accumulando localmente lenergia o generando corrente a meno dellefficienza massima del sistema a

microcogenerazione. Quindi, da un punto di vista prettamente tecnico, lo scambio sul posto molto efficiente.


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Un altro punto positivo per ilnet-metering (altro termine per descrivere lo scambio sul posto) il

fatto che molto semplice da configurare. Il contatore elettrico dellutente viene reso in g rado di

registrare anche lenergia in uscita dalla casa, oltre a quella in entrata. Per una rete con relativamente

pochi utenti dotati di micro-CHP non sono necessari cambiamenti ad essa. Inoltre negli Stati Uniti molte

leggi federali e statali impongono alle aziende elettriche di compensare chiunque dia energia alla rete.

Dal punto di vista di tali aziende queste regole presentano carichi operazionali e tecnici oltre che

amministrativi. Di conseguenza la maggior parte delle aziende elettriche compensano i contribuenti

solamente con uno sconto pari o inferiore alla bolletta (non pagando quindi un eventuale surplus).

Mentre questo schema di compensi potrebbe sembrare onesto ad un primo sguardo, rappresenta

solamente un risparmio per lutente per non aver acqu istato energia dal fornitore e non un guadagno

completo dal sistema di microcogenerazione. Quindi, dal punto di vista degli utenti in possesso di sistemi

di micro-CHP il net-metering non lideale. Mentre il net -metering un sistema molto efficiente per

utilizzare lenergia in eccesso generata da un microcogeneratore, non immune ai denigratori. Questi

ultimi portano alcune considerazioni a sostegno delle loro ipotesi: mentre un generatore principale di

corrente nella rete elettrica una grossa centrale commerciale, i generatori del net-metering spillano

energia verso la rete in modo casuale e imprevedibile. Tuttavia leffetto minimo se vi sono soltanto una

piccola percentuale di clienti che generano elettricit e ognuno di loro ne genera una piccola quantit.

Quando viene acceso un forno o una stufa elettrica viene utilizzato circa lo stesso quantitativo di

elettricit da rete che viene prodotta dal generatore casalingo. Leffetto diverrebbe dunque evidente se vi

fosse una larga percentuale di case con sistemi di generazione. La coordinazione tra i sistemi di

generazione nelle case e nel resto della rete diverrebbe necessaria per un uso affidabile e per evitare

danni alla rete stessa.

Tipi di sistemi e tecnologie

I sistemi di microcogenerazione sono attualmente basati su molte diverse tecnologie: Motore a combustione interna Motore Stirling Motore a vapore Turbina a gas Pila a combustibile

Carburanti e tipi di motore

La maggior parte dei sistemi a cogenerazione usano il gas naturale come combustibile poich brucia

bene e in maniera pulita, ha un costo relativamente basso, disponibile in moltissime zone e pu essere

facilmente trasportato attraverso tubature che gi raggiungono molte case. Il gas naturale adatto per i


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motori a combustione interna, come il motore a quattro tempi e la turbina a gas, perch brucia senza

produrre cenere, catrame o fuliggine. Le turbine a gas vengono usate in molti sistemi di piccole

dimensioni a causa della loro alta efficienza, delle loro piccole dimensioni, della combustione pulita, della

durata e dalla piccola manutenzione richiesta. Le turbine a gas progettate con il raffreddamento ad aria

operano senza olii lubrificanti o refrigeranti. Il calore sprecato delle turbine a gas viene soprattutto dagli

scarichi, mentre nei motori a ciclo alternativo con combustione interna viene diviso tra lo scarico e il

sistema di raffreddamento.

Il futuro della cogenerazione, in particolare per le case e i piccoli esercizi commerciali,

continuer a sub re linfluenza del prezzo del carburante, incluso il gas naturale. Fino a che tale

prezzo continuer a salire render leconomia pi favorevole per le misure di conservazione

energetica e usi di energia pi efficienti, come la cogenerazione e la microcogenerazione.

Tipi di carburante

Ci sono molti tipi di carburante e sorgenti di calore che possono venire considerati per i sistemi a

microcogenerazione. Le propriet di questi variano in termini di costo del sistema, costo del

riscaldamento, effetti ambientali, convenienza, facilit di trasporto e stoccaggio, manutenzione del

sistema e vita di questultimo. Alcune delle fonti di calore e carburanti che sono considerati per luso con

sistemi micro-CHP includono: biomassa, gassogeno, energia solare, carbone, biodiesel, gasolio, olio

combustibile, ma anche sistemi multi-carburante. (Lenergia nucleare non praticabile su piccola scala,non viene quindi generalmente considerata per la micro-CHP). Le fonti energetiche che hanno le pi

basse emissioni di particolat i e anidride carbonica sono lenergia solare, la biomassa (con lagassificazione a due stadi) e il gas naturale.

Motori

I motori a combustione esterna possono funzionare su qualsiasi fonte di calore ad alta temperatura.

Questi motori includono il motore St irling e il motore a vapore, il primo con unefficienza che puraggiungere il 50% e il secondo intorno al 10%, e dal 2008 un piccolo numero di questi motori viene

usato nella microcogenerazione. Altri cicli termici usabili sono il ciclo Ericsson e il ciclo Stoddard.Stato del mercato

Il pi grande dispiegamento della microcogenerazione attualmente si trova in Giappone. Sono state

attivate oltre 50.000 unit con una larga maggioranza di modelli ECO-WILL, che incorporano lunitmicrocogeneratore prodotta dalla Honda. Tale unit un motore ad alta resistenza con emissioni sonore

bassissime e uninterfaccia di rete elettrica a stato solido, rendendola avanzata quanto le automobili

ibride prodotte dalla stessa compagnia. Si stima che circa 1.000 sistemi a microcogenerazione siano attivi


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nel Regno Unito dal 2002. Questi sono principalmente motori Stirling della Whispergen e motori a ciclo

alternativo della Senertec Dachs. Il mercato supportato dal governo attraverso dei regolamenti e fondi dati

alla ricercaspesi attraverso lEnergy Saving Trust e il Carbon Trust, enti pubblici che supportano lefficienza

energetica nel Regno Unito. Dal 7 aprile 2005 il governo inglese ha tagliato limposta sul valore aggiunto sui

sistemi a microcogenerazione dal 17,5% al 5%, per supportare la domanda per questa tecnologia emergente,

alle spese delle gi esistenti, ma pi inquinanti. La riduzione effettivamente un sussidio per le unit micro-

CHP sui sistemi convenzionali, per renderle pi competitive in termini di costi e guidarne la vendita

allinterno dello stato. Delle 24 milioni di case in Gran Bretagna, da 14 a 18 milioni sembrano adatte alle unit

di microcogenerazione.

Recentemente, il Climate Energy del Massachussetts negli Stati Uniti ha introdotto il suo sistema a

microcogenerazione Freewatt nei mercati. Tale sistema incorpora le tecnologie del motore a

microcogenerazione Honda. Si sostiene che questo sistema produrr circa il 50% del fabbisogno di energia

elettrica di una tipica abitazione statunitense dal carburante che oggi si usa per riscaldarla, raddoppiando ilvalore di questultimo per il padrone di casa e riducendo significativamente limpronta di carbonio della casa.

Questo prodotto ha gi ricevuto diversi premi, incluso quello come prodotto avanzato della nno dalla Popular

Mechanics Magazine e ci si aspetta che divenga facilmente reperibile negli Stati Uniti il prossimo anno. Si

stima che questo prodotto sia utilizzabile in circa 50 milioni di abitazioni. Una delle maggiori compagnie di

gas naturale statunitensi, la KeySpan, ha valutato da vicino questo prodotto e offre un buon incentivo

monetario per i suoi clienti che lo acquistano aiutando il suo programma per la conservazione energetica.

Trigenerazione

La trigenerazione un particolare campo dei sistemi di cogenerazione che, oltre a produrre energia

elettrica, consente di utilizzare lenergia termica recuperata dalla trasformazione termodinamica anche

per produrre energia frigorifera, ovvero acqua refrigerata per il condizionamento o per i processi

industriali, fino alla temperatura di -60C come acqua glicolata o ammoniaca liquida.

Il processo

La trasformazione dellenergia termica in energia frigorifera resa possibile dallimpiego del ciclofrigorifero ad assorbimento il cui funzionamento si basa su trasformazioni di stato del fluido refrigerante incombinazione con la sostanza utilizzata quale assorbente. Le coppie di refrigerante/assorbente usate sono: acqua/bromuro di litio per temperature fino a 4 C. ammoniaca/acqua per temperature fino a -60 C.

Lefficienza del ciclo ( COP - coefficient of performance ), definita come il rapporto fra energia

frigorifera in uscita e lenergia termica i n ingresso, varia da 0.7 a 1.3 in funzione degli stadi di ri-


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concentrazione della soluzione, della temperatura di alimentazione, della temperatura del fluido

refrigerato e della temperatura di condensazione. Nei sistemi trigenerativi, levoluzione delle te cnologie

costruttive consente, oggi, di alimentare il ciclo con acqua calda a partire da 60 C, vapore, gas esausti di

combustione. Poich lenergia meccanica necessaria ad un ciclo a compressione di vapore, nel ciclo ad

assorbimento, sostituita dallenergia termica, lenergia meccanica (quindi elettrica) limitata alla

pompa del vuoto, alla pompa della soluzione e del refrigerante. Rispetto alla generazione di sola energia

elettrica, in un sistema di trigenerazione il rendimento globale aumenta perch viene sfruttata una

maggiore percentuale del potere calorifico del combustibile; si tenga presente che le centrali

termoelettriche convenzionali convertono circa un 1/3 dellenergia del combustibile in elettricit (il

resto perso in calore), mentre in un impianto trigenerativo pi di 4/5 della stessa energia sfruttata

visto che il calore recuperato direttamente (funzionamento cogenerativo) o come fonte per un ciclo

frigorifero ad assorbimento (funzionamento trigenerativo). Rispetto allenergia frigorif era i COP sono

molto pi bassi che nei condizionatori tradizionali, ma la sorgente energetica il poco pregiato calore

di scarto (proveniente dal processo di generazione elettrica) rispetto alla pregiata energia elettrica

(migliore rendimento exergetico).

Sistemi di trigenerazione

I sistemi di co-trigenerazione possono essere studiati e prodotti per funzionare con qualsiasi fonteprimaria di calore. Questi sistemi oggi sono tecnicamente maturi ed economicamente convenienti per

poter essere adottati diffusamente, tra le molteplici configurazioni possibili si citano: sistemi di cogenerazione con combustibili fossili; sistemi di trigenerazione con combustibili fossili; co-trigenerazione con impianti solari termici o termodinamici; co-trigenerazione con biogas;

sistemi ibridi di cogenerazione e trigenerazione.I vantaggi

I principali vantaggi della trigenerazione sono: riduzione dei costi dellenergia primaria; riduzione dei costi di gestione; maggiore energia elettrica disponibile; utilizzo del calore in esubero.


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Generazione distribuita

Per generazione distribuita si intende in genere la generazione di energia elettrica in unit di

piccole dimensioni localizzate in pi punti del territorio . Non ci sono definizioni precise per quanto

riguarda la taglia o la tipologia degli impianti, che possono essere motori termici, aereomotori, pannelli

fotovoltaici, con taglie dai pochi kW ai pochi MW. Una caratterizzazione pi precisa pu essere fatta dal

punto di vista della connessione di questi generatori alla rete elettrica: essendo localizzati in localit

remote (campi eolici) o in prossimit dellutente finale (cogenerazione), questi impianti sono

generalmente collegati alla rete di distribuzione a bassa tensione. Ci in aperta contrapposizione con la

gestione tradizionale della rete elettrica, con poche grandi centrali collegate alla rete di distribuzione aaltissima tensione. proprio in contrapposizione a questa architettura che deve essere inteso il termine

generazione distribuita.

18 - energie rinnovabili

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